Shkëlqimi i ftohtë i yjeve është veçanërisht i bukur në qiellin e dimrit. Në këtë kohë, yjet dhe yjësitë më të ndritshme bëhen të dukshme: Orioni, Plejada, Qeni i Madh me Sirius verbues …
Një çerek shekulli më parë, shtatë oficerë urdhërues të Akademisë Detare bënë një pyetje të pazakontë: sa është njerëzimi modern me yjet? Hulumtimi rezultoi në një raport të detajuar të njohur si Project Longshot (Goditje me rreze të gjatë). Një koncept i një anije automatike ndëryjore të aftë për të arritur yjet më të afërt në një kohë të arsyeshme. Asnjë mijëvjeçar fluturimi dhe "anije brezash"! Sonda duhet të arrijë në afërsi të Alpha Centauri brenda 100 vjetësh nga momenti i lëshimit të saj në hapësirë.
Hipërhapësira, graviteti, antimateria dhe raketat fotonike … Jo! Karakteristika kryesore e projektit është mbështetja e tij në teknologjitë ekzistuese. Sipas zhvilluesve, modeli Longshot bën të mundur ndërtimin e një anije kozmike tashmë në gjysmën e parë të shekullit 21!
Njëqind vjet fluturim me teknologjitë ekzistuese. Një guxim i padëgjuar, duke pasur parasysh shkallën e distancave kozmike. Midis Diellit dhe Alfa Centaurit shtrihet një "humnerë e zezë" 4, 36 sv e gjerë. i vitit. Mbi 40 trilionë kilometra! Kuptimi monstruoz i kësaj figure bëhet i qartë në shembullin e mëposhtëm.
Nëse zvogëlojmë madhësinë e Diellit në madhësinë e një topi tenisi, atëherë i gjithë sistemi diellor do të përshtatet në Sheshin e Kuq. Madhësia e Tokës në shkallën e zgjedhur do të ulet në madhësinë e një kokërr rere, ndërsa "topi i tenisit" më i afërt - Alpha Centauri - do të shtrihet në Sheshin e Shën Markut në Venecia.
Një fluturim drejt Alpha Centauri me një anije konvencionale Shuttle ose Soyuz do të zgjaste 190,000 vjet.
Një diagnozë e tmerrshme tingëllon si një fjali. A jemi të dënuar të ulemi në "kokrrën e rërës" sonë, duke mos pasur shansin më të vogël për të arritur yjet? Në revistat shkencore të njohura, ka llogaritjet që vërtetojnë se është e pamundur të përshpejtosh një anije kozmike me shpejtësi afër dritës. Kjo do të kërkojë "djegien" e të gjithë lëndës në sistemin diellor.
E megjithatë ka një shans! Projekti Longshot ka vërtetuar se yjet janë shumë më afër nga sa mund ta imagjinojmë.
Në trupin e Voyager është një pllakë me një hartë pulsar që tregon vendndodhjen e Diellit në Galaxy, si dhe informacion të detajuar në lidhje me banorët e Tokës. Pritet që alienët një ditë të gjejnë këtë "sëpatë guri" dhe të vijnë të na vizitojnë. Por, nëse kujtojmë veçoritë e sjelljes së të gjitha qytetërimeve teknologjike në Tokë dhe historinë e pushtimeve të Amerikës nga pushtuesit, nuk mund të mbështeteni në "kontakt paqësor" …
Misioni i ekspeditës
Shkoni në sistemin Alpha Centauri në njëqind vjet.
Ndryshe nga "anijet" e tjera ("Daedalus"), projekti "Longshot" përfshinte hyrjen në orbitën e sistemit të yjeve (Alpha dhe Beta Centauri). Kjo e komplikoi në mënyrë të konsiderueshme detyrën dhe zgjati kohën e fluturimit, por do të lejonte një studim të detajuar të afërsisë së yjeve të largët (ndryshe nga Daedalus, i cili do të kishte kaluar me shpejtësi objektivin brenda një dite dhe do të ishte zhdukur pa lënë gjurmë në thellësitë e hapësirës).
Fluturimi do të marrë 100 vjet. 4, 36 vjet të tjera do të kërkohen për të transferuar informacion në Tokë.
Alpha Centauri Krahasuar me Sistemin Diellor
Astronomët po lidhin shpresa të mëdha në projekt - nëse janë të suksesshëm, ata do të kenë një instrument fantastik për matjen e paralaksave (distancat nga yjet e tjerë) me një bazë 4, 36 sv. i vitit.
Një fluturim shekullor gjatë natës gjithashtu nuk do të kalojë pa qëllim: pajisja do të studiojë mediumin ndëryjor dhe do të zgjerojë njohuritë tona për kufijtë e jashtëm të sistemit diellor.
U qëllua për yjet
Problemi kryesor dhe i vetëm i udhëtimit në hapësirë janë distancat kolosale. Pasi të kemi zgjidhur këtë çështje, ne do të zgjidhim të gjithë pjesën tjetër. Reduktimi i kohës së fluturimit do të heqë çështjen e një burimi afatgjatë të energjisë dhe besueshmërisë së lartë të sistemeve të anijes. Problemi me praninë e një personi në bord do të zgjidhet. Fluturimi i shkurtër i bën të panevojshme sistemet komplekse të mbështetjes së jetës dhe furnizimet gjigante të ushqimit / ujit / ajrit në bord.
Por këto janë ëndrra të largëta. Në këtë rast, është e nevojshme të dorëzoni një sondë pa pilot tek yjet brenda një shekulli. Ne nuk dimë si të prishim vazhdimësinë hapësirë-kohë, prandaj ka vetëm një rrugëdalje: të rrisim shpejtësinë tokësore të "anijes".
Siç tregoi llogaritja, një fluturim drejt Alpha Centauri në 100 vjet kërkon një shpejtësi prej të paktën 4.5% të shpejtësisë së dritës. 13500 km / s
Nuk ka ndalesa themelore që lejojnë trupat në makrokozmos të lëvizin me shpejtësinë e treguar, megjithatë, vlera e tij është jashtëzakonisht e madhe. Për krahasim: shpejtësia më e shpejtë e anijes kozmike (sonda "New Horizons") pas fikjes së fazës së sipërme ishte "vetëm" 16.26 km / s (58636 km / orë) në raport me Tokën.
Koncepti Longshot yll
Si të shpejtoni një anije ndëryjore me shpejtësi mijëra km / s? Përgjigja është e qartë: keni nevojë për një motor me goditje të lartë me një impuls specifik të paktën 1.000.000 sekonda.
Impulsi specifik është një tregues i efikasitetit të një motori jet. Varet nga pesha molekulare, temperatura dhe presioni i gazit në dhomën e djegies. Sa më i madh të jetë ndryshimi i presionit në dhomën e djegies dhe në mjedisin e jashtëm, aq më e madhe është shpejtësia e daljes së lëngut të punës. Dhe, prandaj, efikasiteti i motorit është më i lartë.
Shembujt më të mirë të motorëve modernë të avionëve elektrikë (ERE) kanë një impuls specifik prej 10,000 s; me një shpejtësi dalëse të trarëve të grimcave të ngarkuara - deri në 100,000 km / s. Konsumi i lëngut të punës (ksenon / kripton) është disa miligramë në sekondë. Motori zhurmon në heshtje gjatë gjithë fluturimit, duke shpejtuar ngadalë zanatin.
EJE -të magjepsin me thjeshtësinë e tyre relative, koston e ulët dhe potencialin për të arritur shpejtësi të larta (dhjetëra km / s), por për shkak të vlerës së ulët të shtytjes (më pak se një Njuton), përshpejtimi mund të zgjasë dhjetëra vjet.
Një gjë tjetër janë motorët e raketave kimike, mbi të cilat mbështetet e gjithë kozmonautika moderne. Ata kanë një shtytje të madhe (dhjetëra dhe qindra tonë), por impulsi maksimal specifik i një motori rakete të lëngshme me tre përbërës (litium / hidrogjen / fluor) është vetëm 542 sekonda, me një shpejtësi të daljes së gazit pak më shumë se 5 km / s Ky është kufiri.
Raketat me lëndë djegëse të lëngshme bëjnë të mundur rritjen e shpejtësisë së anijes me disa km / s në një kohë të shkurtër, por ato nuk janë të afta për më shumë. Anija do të ketë nevojë për një motor të bazuar në parime të ndryshme fizike.
Krijuesit e "Longshot" kanë konsideruar disa mënyra ekzotike, përfshirë. "Lundrim i lehtë", i përshpejtuar nga një lazer me fuqi 3, 5 teravat (metoda u njoh si e parealizueshme).
Deri më sot, mënyra e vetme realiste për të arritur yjet është një motor bërthamor (termonuklear) i pulsuar. Parimi i funksionimit bazohet në bashkimin termonuklear lazer (LTS), i studiuar mirë në kushte laboratorike. Përqendrimi i një sasie të madhe të energjisë në vëllime të vogla të lëndës në një periudhë të shkurtër kohore (<10 ^ -10 … 10 ^ -9 s) me mbyllje inerciale të plazmës.
Në rastin e Longshot, nuk ka dyshim për ndonjë reagim të qëndrueshëm të bashkimit termonuklear të kontrolluar: mbyllja afatgjatë e plazmës nuk kërkohet. Për të krijuar shtytje të avionit, mpiksja e temperaturës së lartë që rezulton duhet të "shtyhet" menjëherë nga fusha magnetike mbi anije.
Karburanti është një përzierje helium-3 / deuterium. Furnizimi i kërkuar i karburantit për një fluturim ndër yjor do të jetë 264 ton.
Në mënyrë të ngjashme, është planifikuar të arrihet efikasitet i paparë: në llogaritjet, vlera e impulsit specifik është 1.02 mln.sekonda!
Si burimi kryesor i energjisë për fuqizimin e sistemeve të anijes - lazerët me motor të pulsuar, sistemet e kontrollit të qëndrimit, komunikimet dhe instrumentet shkencore - u zgjodh një reaktor konvencional i bazuar në kuvendet e karburantit të uraniumit. Fuqia elektrike e instalimit duhet të jetë së paku 300 kW (fuqia termike është pothuajse një rend i madhësisë më e lartë).
Nga pikëpamja e teknologjisë moderne, krijimi i një reaktori që nuk kërkon rimbushje për një shekull të tërë nuk është i lehtë, por i mundur në praktikë. Tashmë, në anijet luftarake, përdoren sisteme bërthamore, thelbi i të cilave ka një jetë shërbimi në përpjesëtim me jetën e shërbimit të anijeve (30-50 vjet). Fuqia është gjithashtu në rregull të plotë - për shembull, instalimi bërthamor OK -650 i instaluar në nëndetëset bërthamore të Marinës Ruse ka një kapacitet termik prej 190 megavat dhe është i aftë të sigurojë energji elektrike për një qytet të tërë me një popullsi prej 50,000 njerëz!
Instalime të tilla janë tepër të fuqishme për hapësirën. Kjo kërkon kompaktësi dhe pajtueshmëri të saktë me karakteristikat e specifikuara. Për shembull, më 10 korrik 1987, Kosmos -1867 u lëshua - një satelit sovjetik me instalimin bërthamor Yenisei (masa satelitore - 1.5 ton, fuqia termike e reaktorit - 150 kW, fuqia elektrike - 6, 6 kW, jeta e shërbimit - 11 muaj)
Kjo do të thotë se reaktori 300 kW i përdorur në projektin Longshot është një çështje e së ardhmes së afërt. Vetë inxhinierët llogaritën se masa e një reaktori të tillë do të ishte rreth 6 tonë.
Në fakt, këtu përfundon fizika dhe fillojnë tekstet.
Problemet e udhëtimit ndër yjor
Për të kontrolluar sondën, do të kërkohet një kompleks kompjuterik në bord me krijimet e inteligjencës artificiale. Në kushtet kur koha e transmetimit të sinjalit është më shumë se 4 vjet, kontrolli efektiv i sondës nga toka është i pamundur.
Në fushën e mikroelektronikës dhe krijimin e pajisjeve kërkimore, kohët e fundit kanë ndodhur ndryshime në shkallë të gjerë. Nuk ka gjasa që krijuesit e Longshot në 1987 të kishin ndonjë ide për aftësitë e kompjuterëve modernë. Mund të konsiderohet se ky problem teknik është zgjidhur me sukses gjatë çerek shekullit të kaluar.
Situata me sistemet e komunikimit duket po aq optimiste. Për transmetim të besueshëm të informacionit nga një distancë prej 4, 36 sv. viti do të kërkojë një sistem lazerësh që veprojnë në luginën e valës prej 0.532 mikronë dhe me një fuqi rrezatimi prej 250 kW. Në këtë rast, për secilin katror. metër e sipërfaqes së Tokës do të bjerë 222 fotone në sekondë, që është shumë më e lartë se pragu i ndjeshmërisë së radio teleskopëve modernë. Shkalla e transferimit të informacionit nga distanca maksimale do të jetë 1 kbps. Radio teleskopët modernë dhe sistemet e komunikimit hapësinor janë në gjendje të zgjerojnë kanalin e shkëmbimit të të dhënave disa herë.
Për krahasim: fuqia transmetuese e sondës Voyager 1, e cila aktualisht është në një distancë prej 19 miliardë km nga Dielli (17.5 orë dritë), është vetëm 23 W - si një llambë në frigoriferin tuaj. Sidoqoftë, kjo është mjaft e mjaftueshme për transmetimin e telemetrisë në Tokë me një shpejtësi prej disa kbit / s.
Një linjë e veçantë është çështja e termorregullimit të anijes.
Një reaktor bërthamor i një klase megavat dhe një motor termonuklear me impuls janë burime të një sasie kolosale të energjisë termike, për më tepër, në një vakum ekzistojnë vetëm dy mënyra të heqjes së nxehtësisë - ablacioni dhe rrezatimi.
Zgjidhja mund të jetë instalimi i një sistemi të avancuar të radiatorëve dhe sipërfaqeve rrezatuese, si dhe një tampon qeramik izolues midis ndarjes së motorit dhe rezervuarëve të karburantit të anijes.
Në fazën fillestare të udhëtimit, anija do të ketë nevojë për një mburojë mbrojtëse shtesë nga rrezatimi diellor (i ngjashëm me atë të përdorur në stacionin orbital Skylab). Në zonën e objektivit përfundimtar - në orbitën e yllit Beta Centauri - do të ketë gjithashtu një rrezik të mbinxehjes së sondës. Kërkohet izolim termik i pajisjeve dhe një sistem për transferimin e nxehtësisë së tepërt nga të gjitha blloqet e rëndësishme dhe instrumentet shkencorë në radiatorët rrezatues.
Një grafik i përshpejtimit të anijes me kalimin e kohës
Grafik që tregon ndryshimin e shpejtësisë
Çështja e mbrojtjes së anijes nga mikrometeoritet dhe grimcat e pluhurit kozmik është jashtëzakonisht e vështirë. Me një shpejtësi prej 4.5% të shpejtësisë së dritës, çdo përplasje me një objekt mikroskopik mund të dëmtojë seriozisht sondën. Krijuesit e "Longshot" propozojnë zgjidhjen e problemit duke instaluar një mburojë mbrojtëse të fuqishme në pjesën e përparme të anijes (metal? Qeramikë?), E cila në të njëjtën kohë ishte një radiator i nxehtësisë së tepërt.
Sa e besueshme është kjo mbrojtje? Dhe a është e mundur të përdoren sisteme të mbrojtjes shkencore në formën e forcës / fushave magnetike ose "reve" të grimcave të mikropërhapura të mbajtura nga një fushë magnetike përpara anijes? Le të shpresojmë se deri në krijimin e anijes, inxhinierët do të gjejnë një zgjidhje adekuate.
Sa i përket vetë sondës, ajo tradicionalisht do të ketë një aranzhim me shumë faza me tanke të ndashme. Material prodhues i strukturave të bykut - lidhjet e aluminit / titanit. Masa e përgjithshme e anijes kozmike të mbledhur në orbitën e ulët të tokës do të jetë 396 ton, me një gjatësi maksimale prej 65 metrash.
Për krahasim: masa e Stacionit Hapësinor Ndërkombëtar është 417 ton me një gjatësi prej 109 metra.
1) Nisni konfigurimin në orbitën e tokës së ulët.
2) Viti i 33 -të i fluturimit, ndarja e palës së parë të tankeve.
3) Viti 67 i fluturimit, ndarja e palës së dytë të tankeve.
4) Viti i 100 -të i fluturimit - mbërritja në objektiv me një shpejtësi prej 15-30 km / s.
Ndarja e fazës së fundit, hyrja në një orbitë të përhershme rreth Beta Centauri.
Ashtu si ISS, Longshot mund të mblidhet duke përdorur metodën e bllokut në orbitën e ulët të Tokës. Dimensionet realiste të anijes kozmike bëjnë të mundur përdorimin e mjeteve ekzistuese të lëshimit në procesin e montimit (për krahasim, Saturn-V i fuqishëm mund të mbajë një ngarkesë prej 120 ton në LEO në të njëjtën kohë!)
Duhet të merret parasysh se lëshimi i një motori termonuklear me impuls në orbitën pranë tokës është shumë i rrezikshëm dhe i pakujdesshëm. Projekti Longshot parashikonte praninë e blloqeve shtesë përforcues (motorët e raketave kimike të lëngshme-shtytëse) për fitimin e shpejtësisë së dytë dhe të tretë kozmike dhe tërheqjen e anijes nga rrafshi i ekliptikës (sistemi Alpha Centauri ndodhet 61 ° mbi rrafshin e rrotullimi i Tokës rreth Diellit). Gjithashtu, është e mundur që për këtë qëllim një manovër në fushën gravitacionale të Jupiterit të justifikohet - si sonda hapësinore që arritën të shpëtojnë nga rrafshi i ekliptikës, duke përdorur përshpejtimin "falas" në afërsi të planetit gjigant.
Epilog
Të gjitha teknologjitë dhe përbërësit e një anije hipotetike ndëryjore ekzistojnë në realitet.
Pesha dhe dimensionet e sondës Longshot korrespondojnë me aftësitë e kozmonautikës moderne.
Nëse fillojmë punën sot, ka shumë të ngjarë që deri në mesin e shekullit XXII stërnipërit tanë të lumtur të shohin imazhet e para të sistemit Alpha Centauri nga distanca e afërt.
Përparimi ka një drejtim të pakthyeshëm: çdo ditë jeta vazhdon të na mahnisë me shpikje dhe zbulime të reja. Shtë e mundur që në 10-20 vjet të gjitha teknologjitë e përshkruara më lart do të shfaqen para nesh në formën e mostrave të punës të bëra në një nivel të ri teknologjik.
E megjithatë rruga drejt yjeve është shumë e largët që të ketë kuptim të flasim për të seriozisht.
Lexuesi i vëmendshëm ndoshta ka tërhequr tashmë vëmendjen për problemin kryesor të projektit Longshot. Helium-3.
Ku mund të merrni njëqind ton të kësaj substance, nëse prodhimi vjetor i helium-3 është vetëm 60,000 litra (8 kilogramë) në vit me një çmim deri në 2,000 dollarë për litër?! Shkrimtarët trima të trillimeve shkencore i lidhin shpresat e tyre në prodhimin e helium-3 në Hënë dhe në atmosferën e planetëve gjigantë, por askush nuk mund të japë asnjë garanci për këtë çështje.
Ka dyshime në lidhje me mundësinë e ruajtjes së një vëllimi të tillë të karburantit dhe furnizimit të tij të dozuar në formën e "tabletave" të ngrira të nevojshme për të fuqizuar një motor termonuklear të pulsuar. Sidoqoftë, si vetë parimi i funksionimit të motorit: ajo që pak a shumë funksionon në kushtet laboratorike në Tokë është ende larg përdorimit në hapësirën e jashtme.
Së fundi, besueshmëria e paparë e të gjitha sistemeve të sondave. Pjesëmarrësit në projektin Longshot shkruajnë drejtpërdrejt për këtë: krijimi i një motori që mund të funksionojë për 100 vjet pa u ndalur dhe riparimet e mëdha do të jetë një përparim i jashtëzakonshëm teknik. E njëjta gjë vlen për të gjitha sistemet dhe mekanizmat e tjerë të sondave.
Sidoqoftë, nuk duhet të dëshpëroheni. Në historinë e astronautikës, ka shembuj të besueshmërisë së paparë të anijeve kozmike. Pionierët 6, 7, 8, 10, 11, si dhe Udhëtarët 1 dhe 2 - të gjithë ata kanë punuar në hapësirën e jashtme për më shumë se 30 vjet!
Historia me shtytësit e hidrazinës (motorët e kontrollit të qëndrimit) të këtyre anijeve kozmike është indikative. Voyager 1 kaloi në një çantë rezervë në 2004. Në atë kohë, grupi kryesor i motorëve kishte punuar në hapësirë të hapur për 27 vjet, duke përballuar 353,000 nisje. Vlen të përmendet se katalizatorët e motorit janë ngrohur vazhdimisht deri në 300 ° C gjatë gjithë kësaj kohe!
Sot, 37 vjet pas nisjes, të dy Voyagers vazhdojnë fluturimin e tyre të çmendur. Ata kanë kohë që janë larguar nga heliosfera, por vazhdojnë të transmetojnë rregullisht të dhëna mbi mediumin ndëryjor në Tokë.
Çdo sistem që varet nga besueshmëria njerëzore është i pasigurt. Sidoqoftë, duhet të pranojmë: në aspektin e sigurimit të besueshmërisë së anijeve kozmike, ne kemi arritur të arrijmë suksese të caktuara.
Të gjitha teknologjitë e nevojshme për zbatimin e "ekspeditës së yjeve" kanë pushuar së qeni fantazitë e shkencëtarëve që abuzojnë me kanabinoidet dhe janë mishëruar në formën e patentave të qarta dhe mostrave të punës të teknologjisë. Në laborator - por ato ekzistojnë!
Dizajni konceptual i anijes hapësinore ndërujore Longshot vërtetoi se ne kemi një shans për të ikur te yjet. Ka shumë vështirësi për të kapërcyer në këtë rrugë me gjemba. Por gjëja kryesore është se vektori i zhvillimit është i njohur, dhe vetëbesimi është shfaqur.
Më shumë informacion mbi projektin Longshot mund të gjeni këtu:
Për fillimin e interesimit për këtë temë, i shpreh mirënjohjen time "Postierit".
